JP2018080591A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】流路構成の複雑化や大型化を招くことなく応答性良く作動する弁開閉時期制御装置を構成する。【解決手段】駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を流体圧により設定する弁ユニットＶｂが、連結ボルト４０の内部空間４０Ｒの内面のスリーブ５３を有している。スリーブ５３が、進角ポート４１ａに連通する進角連通孔５３ａと、遅角ポート４１ｂに連通する遅角連通孔５３ｂとを備え、スリーブ５３の外面側に排出される流体を連結ボルト４０の頭部側に排出するドレン流路Ｄを連結ボルト４０とスリーブ５３との境界に形成している。【選択図】図３

Description

本発明は、弁開閉時期制御装置に関する。
弁開閉時期制御装置として特許文献１には、カムシャフトと共に回転する従動側回転体（文献では回転部材）と、クランクシャフトと共に回転する駆動側回転体（回転伝動部材）とを備え、従動型回転体をカムシャフトに連結固定する連結ボルト（取付ボルト）に同軸芯でスプール弁を備えた技術が記載されている。
この特許文献１の技術では、アクチュエータでスプール弁を軸芯方向に移動させることにより作動油を制御し、作動油の油圧により駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を変更し弁開閉時期を任意に設定する。
特許文献２には、カムシャフトと一体回転する従動側回転体（文献ではインナエレメント）と、クランクシャフトで駆動される駆動側回転体（アウタエレメント）とを備え、従動側回転体をカムシャフトに連結する連結ボルト（スクリュー）にスプールを備えた技術が記載されている。
この特許文献２の技術では、アクチュエータでスプールを移動させることにより、流体の給排を制御し、流体により弁開閉時期を任意に設定する。
また、特許文献３には、特許文献１、２と同様に連結ボルトにスプールを備え、外部からスプールを移動させることにより作動油を制御する構成であるが、ボルトにスリーブを外嵌した技術が記載されている。
この特許文献３の技術では、オイルポンプからの作動油をスリーブに供給する導入路を連結ボルトの外周とスリーブの内周との間に形成している。
特開２０００‐１３０１１８号公報 米国特許第６，３６３，８９６号明細書 特開２０１６‐４８０４３号公報
特許文献１〜３に記載されるように、連結ボルトの内部に作動油を制御する弁ユニットを備える構成は、駆動側回転体と従動側回転体との間に形成される進角室あるいは遅角室と弁ユニットとの距離を短縮できるため、流路の圧損を小さくして応答性の良い作動を実現する。
しかしながら、特許文献１，２に示される構成では連結ボルトや、これを取り囲む部材に流路を形成するため、流路が複雑化し、大型化を招きやすいものである。
これに対して特許文献３の構成では、連結ボルトの先端側から作動油を排出する構成であるため、特許文献１，２と比較して油路が単純化する。その反面、この特許文献３の構成では、オイルポンプからの作動油をスリーブに供給する導入路を連結ボルトの外周とスリーブの内周との間に形成するため、この部位の構成が複雑化するものであった。
特に、この特許文献３の構成では、導入路において圧損を生じ応答性を低下させることも想像できた。
このような理由から流路構成の複雑化や大型化を招くことなく応答性良く作動する弁開閉時期制御装置が求められる。
本発明の特徴は、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
前記駆動側回転体の回転軸芯と同軸芯に配置され弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
前記回転軸芯と同軸芯に配置され前記従動側回転体を前記カムシャフトに連結し、且つ、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間の進角室と遅角室とに格別に連通する進角ポートと遅角ポートとが外周面から内部空間に亘って形成された連結ボルトと、
前記連結ボルトの内部空間に配置された弁ユニットとを備えると共に、
前記弁ユニットが、
前記連結ボルトの内部空間の内周面に備えられ、前記進角ポートに連通する進角連通孔および前記遅角ポートに連通する遅角連通孔が形成されたスリーブを備え、
前記スリーブの外面側に排出される流体を前記連結ボルトの頭部側から外部に排出するドレン流路が、前記連結ボルトと前記スリーブとの境界に形成されている点にある。
この特徴構成によると、連結ボルトとスリーブとの境界に形成されたドレン流路を介して流体を連結ボルトの頭部側から外部に排出されるため、流路が簡素化する。また、ドレン流路が連結ボルトとスリーブとの境界に形成される構成であるが、このドレン流路に流れる流体に圧損を考慮する必要もない。
従って、流路構成の複雑化や大型化を招くことなく応答性良く作動する弁開閉時期制御装置が構成された。
他の構成として、前記回転軸芯と同軸芯で前記内部空間に収容され、前記内部空間に嵌め込まれる基端部および前記基端部より小径で先端部の外周に供給口が形成された管路部を有した流体供給管と、
前記スリーブの内周面および前記流体供給管の前記管路部の外周面に案内される状態で前記回転軸芯に沿う方向にスライド移動自在に配置され、外周に一対のランド部が形成され一対の前記ランド部の中間位置に内部から外部に流体を送る中間孔部が形成されたスプールとを備え、
前記スリーブに、流体を排出する前記ドレン流路に連通するドレン孔を形成しても良い。
これによると、流体供給管では流体を回転軸芯に沿って直線的に送り流体供給管の供給口から直接的にスプールに供給できるため、流体が進角室あるいは遅角室に供給する以前に圧損により圧力が低下する不都合が抑制される。また、この構成では、スプールに作動油を供給するための専用の流路を溝状や孔状に形成する必要がない。
他の構成として、前記ドレン流路が、前記連結ボルトのうち前記スリーブが嵌め込まれる内周面に溝状に形成されても良い。
これによると、連結ボルトの内周面にドレン流路を溝状に形成し、連結ボルトの内部空間にスリーブを嵌め込むだけで、ドレン孔からの流体をスリーブの外周と連結ボルトの内周との境界において流すドレン流路を形成できる。
他の構成として、前記ドレン流路が、前記スリーブの外周面に溝状に形成されても良い。
これによると、連結ボルトの外周面に溝状にドレン流路を形成し、連結ボルトの内部空間にスリーブを嵌め込むだけで、ドレン孔からの流体をスリーブの外周と連結ボルトの内周との境界において流すドレン流路を形成できる。
本発明の特徴は、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
前記駆動側回転体の回転軸芯と同軸芯に配置され弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
前記回転軸芯と同軸芯に配置され前記従動側回転体を前記カムシャフトに連結し、且つ、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間の進角室と遅角室とに格別に連通する進角ポートと遅角ポートとが外周面から内部空間に亘って形成された連結ボルトと、
前記連結ボルトの内部空間に配置された弁ユニットとを備えると共に、
前記弁ユニットが、
前記連結ボルトの内部空間の内周面に備えられ、前記進角ポートに連通する進角連通孔および前記遅角ポートに連通する遅角連通孔および流体を排出するドレン孔が形成されたスリーブと、
前記回転軸芯と同軸芯で前記内部空間に収容され、前記内部空間に嵌め込まれる基端部および前記基端部より小径で先端部の外周に供給口が形成された管路部を有した流体供給管と、
前記スリーブの内周面および前記流体供給管の前記管路部の外周面に案内される状態で前記回転軸芯に沿う方向にスライド移動自在に配置され、外周に一対のランド部が形成され一対の前記ランド部の中間位置に内部から外部に流体を送る中間孔部が形成されたスプールとを備えており、
前記進角連通孔と前記遅角連通孔との何れか少なくとも一方の連通孔において、前記スプールの前記ランド部によって連通孔が閉塞される中立ポジションから、前記スプールを一方側に設定量だけ作動させた際の開口面積と、他方側に前記設定量だけ作動した際の開口面積とが異なる値に設定されても良い。
この特徴によると、流体供給管では流体を回転軸芯に沿って直線的に送り流体供給管の供給口から直接的にスプールに供給できるため、流体が進角室あるいは遅角室に供給する以前に圧損により圧力が低下する不都合が抑制される。また、この構成では、スプールに作動油を供給するための専用の流路を溝状や孔状に形成する必要がない。更に、連結ボルトとスリーブとの境界に形成されたドレン流路を介して流体を連結ボルトの頭部側から外部に排出されるため、流路が簡素化する。また、ドレン流路が連結ボルトとスリーブとの境界に形成される構成であるが、このドレン流路に流れる流体に圧損を考慮する必要もない。
特に、スプールを中立ポジションから一方に設定量だけ操作した場合と、他方に設定量だけ操作した場合とでは、連通孔の開口面積が異なるため流体の給排量を異なる値に設定することが可能となる。つまり、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相の変位速度を任意に設定することが可能となる。
従って、流路構成の複雑化や大型化を招くことなく応答性良く作動し、相対回転位相の変位速度も任意に設定できる弁開閉時期制御装置が構成された。
他の構成として、前記スプールが、前記進角連通孔に流体を供給し前記遅角連通孔から流体を排出する進角ポジションに設定された際の前記遅角連通孔の開口面積が、前記進角連通孔の開口面積より小さく設定されても良い。
これによると、進角室に流体を供給する際には、遅角室から排出される流体を制限することが可能となり、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相が進角方向に変位する際の変位速度を抑制できる。
他の構成として、前記スプールが、前記遅角連通孔に流体を供給し前記進角連通孔から流体を排出する遅角ポジションに設定された際の前記進角連通孔の開口面積が、前記遅角連通孔の開口面積より小さく設定されても良い。
これによると、遅角室に流体を供給する際には、進角室から排出される流体を制限することが可能となり、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相が遅角方向に変位する際の変位速度を抑制できる。
弁開閉時期制御装置の全体構成を示す断面図である。 図１のII−II線断面図である。 スプールが進角ポジションにある弁ユニットの断面図である。 スプールが中立ポジションにある弁ユニットの断面図である。 スプールが遅角ポジションにある弁ユニットの断面図である。 弁ユニットの分解斜視図である。 別実施形態（ａ）の構成を示すスリーブの斜視図である。 別実施形態（ｂ）の構成を示すスリーブの展開図である。 別実施形態（ｃ）の構成を示すスリーブの展開図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１〜図３に示すように、駆動側回転体としての外部ロータ２０と、従動側回転体としての内部ロータ３０と、作動流体としての作動油を制御する電磁制御弁Ｖとを備えて弁開閉時期制御装置Ａが構成されている。
内部ロータ３０（従動側回転体の一例）は、吸気カムシャフト５の回転軸芯Ｘと同軸芯に配置され、この吸気カムシャフト５と一体回転するように連結ボルト４０により吸気カムシャフト５に連結している。外部ロータ２０（駆動側回転体の一例）は、回転軸芯Ｘと同軸芯上に配置され、内燃機関としてのエンジンＥのクランクシャフト１と同期回転する。また、外部ロータ２０が内部ロータ３０を内包しており、外部ロータ２０と内部ロータ３０とは相対回転自在に支持されている。
電磁制御弁Ｖは、エンジンＥに支持される電磁ユニットＶａを備えると共に、連結ボルト４０の内部空間４０Ｒに収容された弁ユニットＶｂとを備えている。
電磁ユニットＶａは、ソレノイド部５０と、回転軸芯Ｘと同軸芯に配置されソレノイド部５０の駆動制御により出退作動するプランジャ５１を備えている。弁ユニットＶｂは、作動油（作動流体の一例）の給排を制御するスプール５５を回転軸芯Ｘと同軸芯に配置している。
この構成からソレノイド部５０に供給する電力の制御によりプランジャ５１の突出量が設定され、これに連係してスプール５５が回転軸芯Ｘに沿う方向に操作される。その結果、スプール５５で作動油が制御され、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相が決まり、吸気バルブ５Ｖの開閉時期の制御を実現する。この電磁制御弁Ｖの構成と、作動油の制御形態は後述する。
〔エンジンと弁開閉時期制御装置〕
図１のエンジンＥ（内燃機関の一例）は、乗用車などの車両に備えられるものを示している。エンジンＥは、上部位置のシリンダブロック２のシリンダボアの内部にピストン３を収容し、このピストン３とクランクシャフト１とをコネクティングロッド４で連結した４サイクル型に構成されている。エンジンＥの上部には吸気バルブ５Ｖを開閉作動させる吸気カムシャフト５と、図示されない排気カムシャフトとを備えている。
吸気カムシャフト５を回転自在に支持するエンジン構成部材１０には、エンジンＥで駆動される油圧ポンプＰからの作動油を供給する供給流路８が形成されている。油圧ポンプＰは、エンジンＥのオイルパンに貯留される潤滑油を、供給流路８を介して作動油（作動流体の一例）として電磁制御弁Ｖに供給する。
エンジンＥのクランクシャフト１に形成した出力スプロケット６と、外部ロータ２０のタイミングスプロケット２２Ｓとに亘ってタイミングチェーン７が巻回されている。これにより外部ロータ２０は、クランクシャフト１と同期回転する。尚、排気側の排気カムシャフトの前端にもスプロケットが備えられ、このスプロケットにもタイミングチェーン７が巻回されている。
図２に示すように、クランクシャフト１からの駆動力により外部ロータ２０が駆動回転方向Ｓに向けて回転する。内部ロータ３０が外部ロータ２０に対して駆動回転方向Ｓと同方向に相対回転する方向を進角方向Ｓａと称し、この逆方向を遅角方向Ｓｂと称する。この弁開閉時期制御装置Ａでは、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を高め、相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を低減するようにクランクシャフト１と吸気カムシャフト５との関係が設定されている。
尚、この実施形態では、吸気カムシャフト５に備えた弁開閉時期制御装置Ａを示しているが、弁開閉時期制御装置Ａは排気カムシャフトに備えることや、吸気カムシャフト５と排気カムシャフトとの双方に備えても良い。
図１に示すように、外部ロータ２０は、外部ロータ本体２１と、フロントプレート２２と、リヤプレート２３とを有しており、これらが複数の締結ボルト２４の締結により一体化されている。フロントプレート２２の外周にはタイミングスプロケット２２Ｓが形成されている。また、フロントプレート２２の内周には、環状部材９を嵌め込んでおり、この環状部材９に対して連結ボルト４０のボルト頭部４２が圧着することにより、環状部材９と内部ロータ本体３１と吸気カムシャフト５とが一体化する。
〔外部ロータ・内部ロータ〕
図２に示すように、外部ロータ本体２１には径方向の内側に突出する複数の突出部２１Ｔが一体的に形成されている。内部ロータ３０は、外部ロータ本体２１の突出部２１Ｔに密接する円柱状の内部ロータ本体３１と、外部ロータ本体２１の内周面に接触するように内部ロータ本体３１の外周から径方向の外方に突出する４つのベーン部３２とを有している。
このように外部ロータ２０が内部ロータ３０を内包し、回転方向で隣接する突出部２１Ｔの中間位置で、内部ロータ本体３１の外周側に複数の流体圧室Ｃが形成される。流体圧室Ｃがベーン部３２で仕切られることで進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが区画形成される。更に、内部ロータ３０には、進角室Ｃａに連通する進角流路３３と遅角室Ｃｂに連通する遅角流路３４とが形成されている。
図１に示すように、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相（以下、相対回転位相と称する）を最遅角位相から進角方向Ｓａに付勢力を作用させて進角方向Ｓａへの変位をアシストするトーションスプリング２８が、外部ロータ２０と環状部材９とに亘って備えられている。
図１、図２に示すように、この弁開閉時期制御装置Ａでは外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相を最遅角位相に保持するロック機構Ｌを備えている。このロック機構Ｌは、１つのベーン部３２に対し回転軸芯Ｘに沿う方向に出退自在に支持されるロック部材２５と、このロック部材２５を突出付勢するロックスプリング２６と、リヤプレート２３に形成したロック凹部２３ａとで構成されている。尚、ロック機構Ｌは、ロック部材２５が径方向に沿って移動するようにガイドして構成しても良い。
ロック機構Ｌは、進角流路３３に作用する作動油の圧力をロック部材２５にロック解除方向に作用させることでロック解除が行われる。また、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位し、最遅角位相に達した場合にはロック部材２５がロックスプリング２６の付勢力によりロック凹部２３ａに係合してロック状態に達する。そして、ロック機構Ｌがロック状態にある状況で進角流路３３に作動油が供給された場合には、作動油の圧力によりロック部材２５をロック凹部２３ａから離脱させロック解除を行えるように構成されている。尚、ロック機構Ｌのロック状態が解除された後には相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する。
〔連結ボルト〕
図３〜図６に示すように連結ボルト４０は、全体的に筒状となるボルト本体４１と、外端部（図３で左側）のボルト頭部４２とを一体形成している。連結ボルト４０の内部には回転軸芯Ｘに沿う方向に貫通する内部空間４０Ｒが形成され、ボルト本体４１の内端部（図３で右側）の外周に雄ネジ部４１Ｓが形成されている。
図１に示すように吸気カムシャフト５には回転軸芯Ｘを中心にするシャフト内空間５Ｒが形成され、このシャフト内空間５Ｒの内周に雌ネジ部５Ｓが形成されている。シャフト内空間５Ｒは、前述した供給流路８と連通しており油圧ポンプＰから作動油が供給される。
この構成から、ボルト本体４１を環状部材９と外部ロータ２０と内部ロータ３０とに挿通する状態で、その雄ネジ部４１Ｓを吸気カムシャフト５の雌ネジ部５Ｓに螺合させ、ボルト頭部４２の回転操作により内部ロータ３０が吸気カムシャフト５に締結される。この締結により環状部材９と内部ロータ３０とが吸気カムシャフト５に締結固定され、シャフト内空間５Ｒと連結ボルト４０とが連通する。
連結ボルト４０の内部空間４０Ｒの内周面のうち回転軸芯Ｘに沿う方向での外端側には回転軸芯Ｘに近接する方向に突出する壁部としての規制壁４４が形成されている。また、連結ボルト４０の内周で中間位置から先端に達する領域には複数（４つ）のドレン溝Ｄ（ドレン流路の一例）が回転軸芯Ｘに沿う姿勢で形成されている。これにより規制壁４４のうち４つのドレン溝Ｄと重複する部位に係合凹部４４Ｔが形成される。
ボルト本体４１には、進角流路３３に連通する進角ポート４１ａと、遅角流路３４に連通する遅角ポート４１ｂとが外周面から内部空間４０Ｒに亘って形成されている。また、規制壁４４は、後述するスリーブ５３の外端側の端部（図３で左側の端部）が当接することでスリーブ５３の位置を規制し、後述するスプール５５のランド部５５ｂが当接することにより突出側の位置を規制する。
〔弁ユニット〕
図３〜図６に示すように弁ユニットＶｂは、連結ボルト４０の内部空間４０Ｒのうち、ボルト本体４１の内周面に密着する状態で嵌め込まれるスリーブ５３と、回転軸芯Ｘと同軸芯で内部空間４０Ｒに収容される流体供給管５４と、スリーブ５３の内周面と流体供給管５４の管路部５４Ｔの外周面に案内される状態で回転軸芯Ｘに沿う方向にスライド移動自在に配置されるスプール５５とを備えている。
更に、弁ユニットＶｂはスプール５５を突出方向に付勢する付勢部材としてのスプールスプリング５６と、逆止弁ＣＶと、オイルフィルター５９と、固定リング６０を備えている。逆止弁ＣＶは、開口プレート５７および弁プレート５８を備えている。
〔弁ユニット：スリーブ〕
図３〜図６に示すようにスリーブ５３は、回転軸芯Ｘを中心とする筒状であり、外端側（図３で左側）に回転軸芯Ｘに沿う方向に突出する複数（２つ）の係合突起５３Ｔを形成し、内端側（図３で右側）を回転軸芯Ｘに直交する姿勢に屈曲させて端部壁５３Ｗを絞り加工等により形成している。
前述した規制壁４４は環状の領域に形成されるものであるが、ドレン溝Ｄに対応する部位を切り欠くことで４箇所の係合凹部４４Ｔが形成されている。
そして、この係合部Ｔを構成する係合凹部４４Ｔに係合突起５３Ｔが係合することにより回転軸芯Ｘを中心にしたスリーブ５３の姿勢が決まり、後述するドレン孔５３ｃがドレン溝Ｄに連通する状態が維持される。この係合凹部４４Ｔと、スリーブ５３に形成された係合突起５３Ｔとでスリーブ５３の姿勢を決める係合部Ｔが構成される。
また、進角ポート４１ａを内部空間４０Ｒに連通させる複数の進角連通孔５３ａと、遅角ポート４１ｂに内部空間４０Ｒを連通させる複数の遅角連通孔５３ｂと、内部空間４０Ｒの作動油をスリーブ５３の外面側に排出する複数のドレン孔５３ｃとが孔状に形成されている。この進角連通孔５３ａと遅角連通孔５３ｂとドレン孔５３ｃとは、それぞれ回転軸芯Ｘに沿う姿勢となる一対の開口縁と、これに直交する姿勢の一対の開口縁とを備えた矩形に形成されている。
進角連通孔５３ａと遅角連通孔５３ｂとは、回転軸芯Ｘを中心とする周方向の４箇所で、回転軸芯Ｘに沿う方向に並列して形成されている。また、ドレン孔５３ｃは、回転軸芯Ｘを中心とする周方向で進角連通孔５３ａと遅角連通孔５３ｂとで異なる位相となる４箇所に形成されている。
前述した係合突起５３Ｔは、４つドレン孔５３ｃのうち回転軸芯Ｘを挟んで対向する位置の２つのものを基準に、回転軸芯Ｘに沿う方向での延長線上に配置されている。
この構成から、係合突起５３Ｔを規制壁４４の係合凹部４４Ｔに係合させ、規制壁４４にスリーブ５３の前端縁を当接させる状態でスリーブ５３を嵌め込むことにより、進角連通孔５３ａと進角ポート４１ａとが連通し、遅角連通孔５３ｂと遅角ポート４１ｂとが連通し、ドレン孔５３ｃがドレン溝Ｄに連通する状態が維持される。
〔弁ユニット：流体供給管〕
図３〜図６に示すように流体供給管５４は、内部空間４０Ｒに嵌め込まれる基端部５４Ｓおよび基端部５４Ｓより小径の管路部５４Ｔが一体形成され、この管路部５４Ｔの先端部の外周には供給口５４ａが形成されている。
基端部５４Ｓは、回転軸芯Ｘを中心とする嵌合筒部５４Ｓａと、この嵌合筒部５４Ｓａから管路部５４Ｔに亘る領域に形成され回転軸芯Ｘに直交する姿勢の中間壁５４Ｓｂとで構成されている。
管路部５４Ｔの先端部の外周に形成される３つの供給口５４ａは、回転軸芯Ｘに沿う方向に伸びる長孔状であり、スプール５５に形成される４つの中間孔部５５ｃは円形状である。そして、供給口５４ａの数と、スプール５５に形成される中間孔部５５ｃの数とが異なり、供給口５４ａの周方向での開口幅が、周方向で隣接する供給口５４ａの中間部分（隣り合う供給口５４ａの中間の管路部５４Ｔの部分）の幅より大きいため、管路部５４Ｔからの作動油を、中間孔部５５ｃに対して確実に作動油を供給できる。尚、供給口５４ａから中間孔部５５ｃに対して不足なく確実に作動油を供給するためには、供給口５４ａと中間孔部５５ｃとの孔の数を異ならせるのが簡便であり、供給口５４ａの周方向での開口幅を可能な限り大きくすることが有効である。
〔弁ユニット：スプール・スプールスプリング〕
図３〜図６に示すようにスプール５５は、筒状で先端に操作端部５５ｓが形成されたスプール本体５５ａと、この外周に突出状態で形成された一対のランド部５５ｂとが形成されると共に、一対のランド部５５ｂの中間位置とスプール５５の内部とを連通させる複数の（４つの）中間孔部５５ｃが形成されている。
スプール５５のうち、操作端部５５ｓと反対側にはスプール５５が押し込み方向に操作された際に、端部壁５３Ｗに当接して作動限界を決める当接端部５５ｒが形成されている。この当接端部５５ｒは、スプール本体５５ａを延長した領域の端部においてランド部５５ｂより小径に構成されるものであり、スプール５５が過大な力で押し込み操作された場合でも、スプール５５が作動限界を超えて作動する不都合を抑制する。
スプールスプリング５６は、圧縮コイル型であり、内部側のランド部５５ｂとスリーブ５３の端部壁５３Ｗとの間に配置されている。この付勢力の作用により、スプール５５は外端側のランド部５５ｂが規制壁４４に当接して図３に示す進角ポジションＰａに維持される。
特に、この弁ユニットＶｂでは、流体供給管５４の管路部５４Ｔの外周とスプール５５の内周面との間には各々の径方向への僅かな相対移動を可能にする第１クリアランスの第１嵌合領域Ｇ１が形成されている。また、流体供給管５４の基端部５４Ｓの嵌合筒部５４Ｓａの外周と内部空間４０Ｒの内周面との間には各々の径方向への僅かな相対移動を可能にする第２クリアランスの第２嵌合領域Ｇ２が形成されている。そして、この第１嵌合領域Ｇ１の第１クリアランスが、第２嵌合領域Ｇ２の第２クリアランスより小さく設定されている。
このようにクリアランスを設定することにより、流体供給管５４の管路部５４Ｔの供給口５４ａからスプール５５の中間孔部５５ｃへの作動油の供給を、リークを抑制して良好に行えるようにしている。また、このようにクリアランスを設定することにより、流体供給管５４の基端部５４Ｓの外周と内部空間４０Ｒの内周面との第２嵌合部のクリアランスが第１嵌合領域Ｇ１のクリアランスより拡大し、この基端部５４Ｓの位置が径方向に多少変動することもあるが、流体供給管５４の軸芯姿勢がスプール５５の軸芯に沿うように変位する現象を許容するため、スプール５５の摺動抵抗を低い値に維持できる。
尚、この構成では第１嵌合領域Ｇ１の第１クリアランスが、第２嵌合領域Ｇ２の第２クリアランスより大きく設定されても良い。
更に、この弁ユニットＶｂでは、スリーブ５３の端部壁５３Ｗと、流体供給管５４の中間壁５４Ｓｂとが互いに当接するように位置関係が設定され、このように当接する端部壁５３Ｗと中間壁５４Ｓｂとの平面精度を高くすることにより作動油の流れを阻止するシール部Ｈとして構成されている。
つまり、この構成では、流体供給管５４の基端部５４Ｓの位置が固定リング６０によって固定されるため、この基端部５４Ｓがリテーナとして機能する。また、スリーブ５３の端部壁５３Ｗにはスプールスプリング５６の付勢力が作用するため、この端部壁５３Ｗが基端部５４Ｓの中間壁５４Ｓｂに対して圧接する。従って、端部壁５３Ｗと中間壁５４Ｓｂとが互いに密着できるように互いの姿勢を設定することでスプールスプリング５６の付勢力を利用して端部壁５３Ｗを中間壁５４Ｓｂに密着させ、この部位をシール部Ｈとして構成するのである。
このようにシール部Ｈを形成することにより、例えば、油圧ポンプＰから供給された作動油が嵌合筒部５４Ｓａの外周と、連結ボルト４０の内部空間４０Ｒの内面との間に流れ込むことがあっても、この作動油がスリーブ５３の内部からドレン溝Ｄに流れる不都合を解消することが可能となる。
〔弁ユニットの変形例〕
ボルト本体４１に形成される進角ポート４１ａと遅角ポート４１ｂとの配置を逆に設定すると共に、スリーブ５３に形成される進角連通孔５３ａと遅角連通孔５３ｂとの配置を逆に設定して弁ユニットＶｂを構成しても良い。このように弁ユニットＶｂを構成した場合には、スプール５５の進角ポジションＰａと遅角ポジションＰｂも逆の関係となる。
〔逆止弁など〕
図６に示すように逆止弁ＣＶを構成する開口プレート５７と弁プレート５８とは等しい外径の金属板材を用いて製造されたものであり、開口プレート５７は中央位置に回転軸芯Ｘを中心とする円形の開口部５７ａが穿設されている。
また、弁プレート５８は中央位置に、前述した開口部５７ａより大径となる円形の弁体５８ａが配置され、外周に環状部５８ｂが配置されると共に、弁体５８ａと環状部５８ｂとを繋ぐバネ部５８Ｓを備えている。
特に、バネ部５８Ｓは、環状部５８ｂの内周側に配置された環状の中間バネ部５８Ｓａと、この中間バネ部５８Ｓａの外周と環状部５８ｂの内周とを繋ぐ第１変形部５８Ｓｂ（弾性変形部の一例）と、中間バネ部５８Ｓａの内周と弁体５８ａとを繋ぐ第２変形部５８Ｓｃ（弾性変形部の一例）とを備えている。
また、この逆止弁ＣＶでは、作動油が供給された場合には、図３、図５に示すように、第１変形部５８Ｓｂと第２変形部５８Ｓｃとが弾性変形することにより、弁体５８ａが回転軸芯Ｘに対して傾斜する姿勢となり、この弁体５８ａが流体供給管５４の中間壁５４Ｓｂに当接して安定するように位置関係が設定されている。
また、この逆止弁ＣＶより下流側の圧力が上昇した場合や、油圧ポンプＰの吐出圧が低下した場合、あるいは、スプール５５が中立ポジションＰｎに設定された場合には、図４に示すように、バネ部５８Ｓの付勢力により弁体５８ａが開口プレート５７に密着して開口部５７ａを閉じるように構成されている。
更に、オイルフィルター５９は開口プレート５７と弁プレート５８と等しい外径で中央部が作動油の供給方向の上流側に膨らむ網状部材を有する濾過部を備えて構成されている。固定リング６０は連結ボルト４０の内周に圧入固定され、この固定リング６０でオイルフィルター５９と開口プレート５７と弁プレート５８との位置が決まる。
このような構成から、弁ユニットＶｂを組み立てる場合には、スリーブ５３の内部にスプールスプリング５６とスプール５５とを挿入しておき、これらを連結ボルト４０の内部空間４０Ｒに対してスリーブ５３を挿入する。この挿入時にはスリーブ５３の係合突起５３Ｔが規制壁４４の係合凹部４４Ｔに係合することで、連結ボルト４０とスリーブ５３との回転軸芯Ｘを中心にした相対的な回転姿勢が決まる。
次に、流体供給管５４の管路部５４Ｔをスプール５５のスプール本体５５ａの内周に挿入するように流体供給管５４を配置する。このように配置することにより、流体供給管５４の基端部５４Ｓが連結ボルト４０の内部空間４０Ｒの内周壁に嵌り込む位置関係となる。更に、逆止弁ＣＶを構成する開口プレート５７と弁プレート５８とを重ね合わせ、オイルフィルター５９を更に重ねるように内部空間４０Ｒに配置し、固定リング６０を内部空間４０Ｒの内周に圧入固定する。
このように固定リング６０で固定することによりスリーブ５３の外側の端部が規制壁４４に当接する状態となり、回転軸芯Ｘに沿う方向での位置が決まる。
〔作動形態〕
この弁開閉時期制御装置Ａでは電磁ユニットＶａのソレノイド部５０に電力が供給されない状態では、プランジャ５１からスプール５５に押圧力が作用することはなく、図３に示すようにスプールスプリング５６の付勢力によりスプール５５が、その外側位置のランド部５５ｂが規制壁４４に当接する位置に維持される。
このスプール５５の位置が進角ポジションＰａであり、一対のランド部５５ｂと進角連通孔５３ａおよび遅角連通孔５３ｂとの位置関係から、スプール５５の中間孔部５５ｃと進角連通孔５３ａとが連通し、遅角連通孔５３ｂがスリーブ５３の内方（内部空間４０Ｒ）に連通する。
これにより、油圧ポンプＰから供給される作動油が、流体供給管５４の供給口５４ａからスプール５５の中間孔部５５ｃと進角連通孔５３ａと進角ポート４１ａとを介して進角室Ｃａに供給される。
これと同時に遅角室Ｃｂの作動油が遅角ポート４１ｂから遅角連通孔５３ｂからドレン孔５３ｃに流れ、ドレン溝Ｄを介して連結ボルト４０の頭部側の端部から外部に排出される。この作動油の給排の結果、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する。
特に、ロック機構Ｌがロック状態にある場合にスプール５５を進角ポジションＰａに設定して作動油が供給されることにより、進角室Ｃａに供給される作動油の一部が進角流路３３からロック機構Ｌに供給され、ロック部材２５をロック凹部２３ａから離脱させてロック解除も実現する。
また、図３に示す進角ポジションＰａは、流路面積を最大に設定した状態であり、ソレノイド部５０に供給する電力の調整により、作動油の流動方向を変更することなく進角連通孔５３ａと進角ポート４１ａとの間の開口面積および遅角連通孔５３ｂと遅角ポート４１ｂとの間の流路面積を小さくすることも可能である。このように調節することにより相対回転位相の変位速度の調節が可能となる。
電磁ユニットＶａのソレノイド部５０に所定の電力を供給することにより、プランジャ５１が突出作動し、スプールスプリング５６の付勢力に抗してスプール５５を図４に示す中立ポジションＰｎに設定することが可能である。
スプール５５が中立ポジションＰｎに設定された場合には、一対のランド部５５ｂがスリーブ５３の進角連通孔５３ａと遅角連通孔５３ｂとを閉じる位置関係となり、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに作動油が給排されず相対回転位相が維持される。
電磁ユニットＶａのソレノイド部５０に前述した所定の電力を超える電力を供給することにより、プランジャ５１が更に突出作動し、スプール５５を図５に示す遅角ポジションＰｂに設定することが可能である。
この遅角ポジションＰｂでは、一対のランド部５５ｂと進角連通孔５３ａおよび遅角連通孔５３ｂとの位置関係から、スプール５５の中間孔部５５ｃと遅角連通孔５３ｂとが連通し、進角連通孔５３ａが規制壁４４の内周を介して外部空間と連通する。
これにより、油圧ポンプＰから供給される作動油が、流体供給管５４の供給口５４ａからスプール５５の中間孔部５５ｃと遅角連通孔５３ｂと遅角ポート４１ｂとを介して遅角室Ｃｂに供給される。
これと同時に、進角室Ｃａの作動油が進角ポート４１ａから進角連通孔５３ａを介してスプール本体５５ａの外周と規制壁４４の内周との間隙からスプール本体５５ａの外周に流れ、連結ボルト４０の頭部側から外部に排出される。この作動油の給排の結果、相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位する。
図５に示す遅角ポジションＰｂは流路面積を最大に設定した状態であり、ソレノイド部５０に供給する電力の調整により、作動油の流動方向を変更することなく遅角連通孔５３ｂと遅角ポート４１ｂとの間の流路面積および進角連通孔５３ａと進角ポート４１ａとの間の流路面積を小さくすることも可能である。このように調節することにより相対回転位相の変位速度の調節も可能となる。
〔実施形態の作用・効果〕
このように連結ボルト４０の内部空間４０Ｒに弁ユニットＶｂを配置し、連結ボルト４０の前端から作動油を排出する構成であるため、油路構成が単純となり、部品点数の低減が可能となる。スリーブ５３の外端側に形成された係合突起５３Ｔを、規制壁４４の係合凹部４４Ｔに係合させることでスリーブ５３の姿勢が決まり、ドレン溝Ｄで排出される作動油を漏出させることもない。
特に、スリーブ５３に形成されたドレン孔５３ｃから排出された作動油を、スリーブ５３の外面と連結ボルト４０の内面との境界のドレン溝Ｄを介して連結ボルト４０の頭部側から排出するため、ドレン流路の構成が簡素化し部品数の増大や、加工行程の複雑化を招くことがない。
また、流体供給管５４において回転軸芯Ｘに沿って直線的に作動油を供給できるため、圧損が小さく進角室Ｃａと遅角室Ｃｂに対して圧力低下のない作動油を供給して応答性を高く維持する。この逆止弁ＣＶの開口プレート５７の開口部５７ａが回転軸芯Ｘと同軸芯に配置されているため、逆止弁ＣＶが油路抵抗として作用することもない。
流体供給管５４の管路部５４Ｔの先端に３つの供給口５４ａが形成され、スプール５５に４つの中間孔部５５ｃが形成されるため、回転軸芯Ｘを中心にこれらの相対回転位相に係わらず流体供給管５４からの作動油を中間孔部５５ｃに対して確実に供給できる。
流体供給管５４の管路部５４Ｔの外周とスプール５５の内周面との間に相対移動可能な第１嵌合領域Ｇ１と、流体供給管５４の基端部５４Ｓの嵌合筒部５４Ｓａの外周と内部空間４０Ｒの内周面との間に第２嵌合領域Ｇ２とクリアランスの設定により、精度を高めることなくスプール５５の円滑な作動を可能にする。
スプールスプリング５６に作用する付勢力を利用すると共に、端部壁５３Ｗと中間壁５４Ｓｂとの平面精度を高めることにより、これらが互いに密着してシール部Ｈとなる構成により作動油がドレン孔５３ｃに漏出しないように構成できる。
逆止弁ＣＶを開口プレート５７と弁プレート５８との２枚の板材で構成することにより、この逆止弁ＣＶの配置空間を小さくすると共に、作動油を流体供給管５４の回転軸芯Ｘに沿う中心位置に供給することが可能となり圧損を一層低減することが可能となる。
〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。
（ａ）図７に示すようにスリーブ５３の外周にドレン流路として複数（４つ）のドレン溝Ｄを形成する。このようにドレン溝Ｄを形成することにより、連結ボルト４０の内周面に流体を排出するための溝等を形成しなくて済むものとなる。また、この構成では係合突起５３Ｔをドレン溝Ｄに沿う位置に形成し、これに対応して規制壁４４に係合凹部４４Ｔを形成しても良い。
更に、この別実施形態（ａ）の構成の変形として、スリーブ５３の外周にドレン溝Ｄを形成すると共に、実施形態のように連結ボルト４０の内周にドレン溝Ｄを形成する。このように構成することでドレン流路の断面積の拡大が可能となる。特に、スリーブ５３の外周と連結ボルト４０の内周とにドレン溝Ｄを形成する構成としてスリーブ５３の外周のドレン溝Ｄと連結ボルト４０の内周のドレン溝Ｄとを重なり合う位置に配置しても良い。
（ｂ）図８に示すように、スリーブ５３に形成される進角連通孔５３ａと遅角連通孔５３ｂとの回転軸芯Ｘに沿う方向での一方の端部の第１開口幅Ｗ１（スリーブ５３の周方向での幅）より、他方の端部の第２開口幅Ｗ２を狭くする。
つまり、進角連通孔５３ａと遅角連通孔５３ｂとの各々において、中立ポジションＰｎを基準にスプール５５を供給側（例えば、進角連通孔５３ａでは進角ポジションＰａの側）に設定量だけ作動した際の開口面積と、スプール５５を排出側（例えば、進角連通孔５３ａでは遅角ポジションＰｂの側）に設定量だけ作動した際の開口面積とが異なるように構成する。
具体的には、進角連通孔５３ａと遅角連通孔５３ｂとの各々において、流体を供給する部位の開口幅を第１開口幅Ｗ１に設定し、流体を排出する部位の開口幅を第２開口幅Ｗ２に設定し、第１開口幅Ｗ１を第２開口幅Ｗ２より大きい値に設定している。これにより、作動油の供給を迅速に行いつつ、作動油の排出を制限することにより相対回転位相の変位速度を抑制する。
（ｃ）図９に示すように、スプール５５を進角ポジションＰａに設定した際の遅角連通孔５３ｂの開口面積を、進角連通孔５３ａの開口面積より小さくする。
具体的には、遅角連通孔５３ｂでは、流体を供給する部位の開口幅を第１開口幅Ｗ１に設定し、流体を排出する部位の開口幅を第２開口幅Ｗ２に設定し、第１開口幅Ｗ１を第２開口幅Ｗ２より大きい値に設定している。これにより、スプール５５が進角ポジションＰａに設定された場合には作動油の供給を迅速に行いつつ、作動油の排出を制限することにより相対回転位相の変位速度を抑制する。
（ｄ）図面には示していないが、スプール５５を遅角ポジションＰｂに設定した際の進角連通孔５３ａの開口面積を、遅角連通孔５３ｂの開口面積より小さくする。
具体的には、別実施形態（ｃ）に説明した構成と同様に進角連通孔５３ａの開口幅を異なる値に設定する。これにより、スプール５５が遅角ポジションＰｂに設定された場合には、作動油の供給を迅速に行いつつ、作動油の排出を制限することにより相対回転位相の変位速度を抑制する。
（ｅ）進角連通孔５３ａと遅角連通孔５３ｂとの開口面積を設定する構成として、スプール５５の作動方向に沿って開口幅が異なる値となるように、進角連通孔５３ａと遅角連通孔５３ｂとのいずれか少なくとも一方の開口縁を、スプール５５の移動方向に対して傾斜する姿勢に形成する。このように構成することによりスプール５５の位置変化に対する作動油の給排量の制御を大きく変化させることも可能となる。
本発明は、駆動側回転体と従動側回転体とを有し、従動側回転体をカムシャフトに連結する連結ボルトに弁ユニットを収容した弁開閉時期制御装置に利用することができる。
１ クランクシャフト
５ 吸気カムシャフト（カムシャフト）
２０ 外部ロータ（駆動側回転体）
３０ 内部ロータ（従動側回転体）
４０ 連結ボルト
４０Ｓ 内部空間
４１ａ 進角ポート
４１ｂ 遅角ポート
５３ スリーブ
５３ａ 進角連通孔
５３ｂ 遅角連通孔
５３ｃ ドレン孔
５４ 流体供給管
５４Ｓ 基端部
５４Ｔ 管路部
５４ａ 供給口
５５ スプール
５５ｂ ランド部
５５ｃ 中間孔部
Ｃａ 進角室
Ｃｂ 遅角室
Ｄ ドレン溝（ドレン流路）
Ｅ エンジン（内燃機関）
Ｖｂ 弁ユニット
Ｐｎ 中立ポジション
Ｘ 回転軸芯

Claims (7)

  1. 内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
    前記駆動側回転体の回転軸芯と同軸芯に配置され弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
    前記回転軸芯と同軸芯に配置され前記従動側回転体を前記カムシャフトに連結し、且つ、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間の進角室と遅角室とに格別に連通する進角ポートと遅角ポートとが外周面から内部空間に亘って形成された連結ボルトと、
    前記連結ボルトの内部空間に配置された弁ユニットとを備えると共に、
    前記弁ユニットが、
    前記連結ボルトの内部空間の内周面に備えられ、前記進角ポートに連通する進角連通孔および前記遅角ポートに連通する遅角連通孔が形成されたスリーブを備え、
    前記スリーブの外面側に排出される流体を前記連結ボルトの頭部側から外部に排出するドレン流路が、前記連結ボルトと前記スリーブとの境界に形成されている弁開閉時期制御装置。
  2. 前記回転軸芯と同軸芯で前記内部空間に収容され、前記内部空間に嵌め込まれる基端部および前記基端部より小径で先端部の外周に供給口が形成された管路部を有した流体供給管と、
    前記スリーブの内周面および前記流体供給管の前記管路部の外周面に案内される状態で前記回転軸芯に沿う方向にスライド移動自在に配置され、外周に一対のランド部が形成され一対の前記ランド部の中間位置に内部から外部に流体を送る中間孔部が形成されたスプールとを備え、
    前記スリーブに、流体を排出する前記ドレン流路に連通するドレン孔を形成する請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
  3. 前記ドレン流路が、前記連結ボルトのうち前記スリーブが嵌め込まれる内周面に溝状に形成されている請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
  4. 前記ドレン流路が、前記スリーブの外周面に溝状に形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
  5. 内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
    前記駆動側回転体の回転軸芯と同軸芯に配置され弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
    前記回転軸芯と同軸芯に配置され前記従動側回転体を前記カムシャフトに連結し、且つ、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間の進角室と遅角室とに格別に連通する進角ポートと遅角ポートとが外周面から内部空間に亘って形成された連結ボルトと、
    前記連結ボルトの内部空間に配置された弁ユニットとを備えると共に、
    前記弁ユニットが、
    前記連結ボルトの内部空間の内周面に備えられ、前記進角ポートに連通する進角連通孔および前記遅角ポートに連通する遅角連通孔および流体を排出するドレン孔が形成されたスリーブと、
    前記回転軸芯と同軸芯で前記内部空間に収容され、前記内部空間に嵌め込まれる基端部および前記基端部より小径で先端部の外周に供給口が形成された管路部を有した流体供給管と、
    前記スリーブの内周面および前記流体供給管の前記管路部の外周面に案内される状態で前記回転軸芯に沿う方向にスライド移動自在に配置され、外周に一対のランド部が形成され一対の前記ランド部の中間位置に内部から外部に流体を送る中間孔部が形成されたスプールとを備えており、
    前記進角連通孔と前記遅角連通孔との何れか少なくとも一方の連通孔において、前記スプールの前記ランド部によって連通孔が閉塞される中立ポジションから、前記スプールを一方側に設定量だけ作動させた際の開口面積と、他方側に前記設定量だけ作動した際の開口面積とが異なる値に設定されている弁開閉時期制御装置。
  6. 前記スプールが、前記進角連通孔に流体を供給し前記遅角連通孔から流体を排出する進角ポジションに設定された際の前記遅角連通孔の開口面積が、前記進角連通孔の開口面積より小さく設定されている請求項５に記載の弁開閉時期制御装置。
  7. 前記スプールが、前記遅角連通孔に流体を供給し前記進角連通孔から流体を排出する遅角ポジションに設定された際の前記進角連通孔の開口面積が、前記遅角連通孔の開口面積より小さく設定されている請求項５に記載の弁開閉時期制御装置。
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